电解新版操作规程322文档格式.docx

资源描述

电解新版操作规程322文档格式.docx

《电解新版操作规程322文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电解新版操作规程322文档格式.docx（84页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电解新版操作规程322文档格式.docx

离子膜法烧碱生产技术的开发始于1952年Bergsma首先提出采用离子选择透过性膜的离子膜法来生产氯气和烧碱，但研究中选择的是带碳酸或羧酸基团的烃类阳离子交换膜，这种膜不耐阳极室内的氧化物尤其是氯的腐蚀，所以无法实现工业化。

1966年，美国DuPont公司开发出太空燃料电池用的全氟磺酸阳离子交换膜，即Nafion膜，并于1972年成功地将这种离子膜应用于氯碱电解生产中，为离子膜法制烧碱技术奠定了坚实的基础。

20世纪70年代初，日本旭化成公司发现，各种弱酸中的羧酸基有特别卓越的阻挡性能，可取得更高的电流效率，并成功推出了全氟羧酸膜。

几十年的氯碱生产实践表明，离子交换膜法生产工艺具有产品质量高、能耗低、无污染等优势，成为氯碱工业的发展方向。

本岗位现有一套年产21万吨烧碱（折合百分之百）的离子交换膜电解生产系统。

电解槽是日本氯工程公司和东曹公司联合研制的nBiTAC-898型电解槽，属复极式自然循环电解槽，其特点一是运转性能好，可在高电流密度下运行，且电耗低；

二是安全且操作简便，采用独特的溢流方式，使膜几乎无振动、无气体层。

第一章岗位任务1

1．岗位任务1

2．岗位概念1

3．岗位职责1

4．巡检概念化2

第二章工作原理3

1．工艺原理3

2．装置原理5

3．电解运转设备一览表8

4．电解静止设备一览表9

第三章工艺流程10

1．方框流程图10

2．流程简述11

第四章生产物料平衡12

1．正常生产情况下的物料平衡12

2．电解槽的物料平衡12

第五章工艺指标14

1．班组级工艺指标14

2．片区级工艺指标15

3．事业部级工艺指标15

第六章操作要点15

第一节螯合树脂塔岗位15

1．操作要点概念化15

2．操作要点和方法17

第二节电解岗位18

1．操作要点概念化18

2．操作要点和方法18

第三节淡盐水脱氯岗位26

1．操作要点概念化26

2．操作要点和方法26

第四节电解DCS工艺连锁设计说明27

第七章开停车置换方案28

1．系统开停车方案28

附：

电解槽的针孔实验和密封性实验45

第八章应急预案47

1．生产应急预案47

2．安全应急预案。

第九章典型案例54

1．盐水pH值异常事故案例54

2．盐水浓度异常事故案例55

3．盐水浓度异常事故案例

（二）55

4．精制盐水掉流量连锁停车事故56

5．电解2.21氯水泄漏事故56

6．电解2.26盐水泄漏事故57

7．“3·

9”氯气泄漏事故57

第十章附录58

1.电解岗位管理标准58

2.电解岗位基础知识59

3．离心泵的工作原理62

4．阀门类型及简介63

5．其它设备68

6.相关数据表69

第一章岗位任务

1．岗位任务

1.1二次盐水岗位（150工序）

将pH值为8.5~9.5之间的过滤盐水通过螯合树脂塔吸附盐水中的杂质金属阳离子，制取合格的二次精制盐水。

通过螯合树脂塔的再生恢复树脂的性能使树脂循环使用，保证二次精制盐水质量合格。

1.2电解及淡盐水脱氯岗位（200工序及160工序）

将合格的二次精制盐水送到电解槽进行电解，阳极生产出符合要求的氯气，阴极生产出合格的液碱和氢气，湿氯气和氢气送氯处理岗位和氢处理岗位，阳极淡盐水送淡盐水脱氯岗位,阴极产生的32%碱液送蒸发岗位。

将电解产生的含氯淡盐水进行真空和化学脱氯，将脱氯后的脱氯盐水送往化盐岗位做化盐配水。

2．岗位概念

•螯合树脂塔岗位概念：

控制一个环节（树脂再生），监控三个指标（树脂塔树脂层高度，过滤盐水pH值，过滤盐水温度），实现一个目标（Ca2++Mg2+≤20ppb）。

•电解岗位概念：

控制四个流量（精制盐水，循环淡盐水，循环碱液，阴极纯水）、五个压力（单列氯气、单列氢气、氯气总管、氢气总管、氯氢压差）、两个温度（电解槽出槽温度，成品碱温度）、一个pH值（循环淡盐水pH值），监控一个质量（精制盐水微量元素含量）、两个浓度（碱液浓度，出槽淡盐水浓度）、两个纯度（氯气纯度，氢气纯度）、两个电压（单元槽电压，单列总电压），实现三个目标（烧碱质量合格率100%；

氯气、氢气纯度达标：

Cl2≥97%（V/V）、O2/Cl2≤3%（V/V）、H2≥99%（V/V）、H2/Cl2≤0.1%（V/V）；

离子膜运行高效稳定）。

•淡盐水脱氯岗位概念：

控制三个指标（脱氯塔真空度、脱氯盐水pH值，亚硫酸钠加入量），实现一个目标（脱氯盐水游离氯测不出）。

3．岗位职责

3.1岗位定编人员

二次盐水岗位定编人员共2名,电解及脱氯岗位共8名:

小组长1名、岗位主操1名、副操3名、巡检人员4名。

3.2各级人员职责

组长职责：

保证电解岗位三个工序安全、稳定、经济运行；

协调系统生产；

监控重点工艺指标；

负责异常情况的判断、联系汇报和及时处理；

做好本岗位人员的工作安排，检查岗位固定工作和其他临时工作的完成情况；

负责本岗位人员的日常业务培训。

主操职责：

监控各项工艺指标，实现产量、质量、消耗各项目标；

与相关岗位做好联系；

负责做好操作记录及异常情况判断、处理。

副操职责：

协助主操进行操作；

检查电解槽溢流情况、测槽电压；

负责按分析频次取样、分析和记录。

巡检人员职责：

监控现场所有运转设备的运行情况并做好记录；

随时接受主操调遣调节现场工艺；

协助副操进行取样、分析；

负责检修工作的监护，确保检修过程各项安全措施的落实。

二次盐水再生人员职责：

负责对螯合树脂塔进行再生，确保树脂再生合格；

接受当班班长、小组长的安排，协助进行检修工作的监护。

4．巡检概念化

4.1巡检概念化

规范三个环节（巡检、联系处理、记录），巡检两类设备（运转设备、静止设备），监控三类指标（现场温度、压力、液位），检查两种异常（机泵温度、振动、电流的异常，设备、阀门、管路的跑冒滴漏），关注二个重点设备（螯合树脂塔、电解槽），实现三个目标（现场所有设备运行正常，现场各压力计、温度计、液位计准确无误，无安全和环保事故）。

4.2巡检内容

巡检频率：

每小时1次

巡检内容：

•现场各机泵的温度、振动、油位、油质、电流、压力、冷却水；

•现场所有储槽的液位、槽体泄漏情况；

•现场所有设备、阀门、管路的泄漏情况；

•备机备泵的盘车维护。

各岗位重点关注内容：

•二次盐水岗位：

各树脂塔内树脂层高度、树脂塔压力。

•电解岗位：

电解槽溢流及溢流盐水颜色情况，电解槽现场U型压力计的压力，班中4小时测单元槽槽电压；

氮气水封和氢气水封溢流情况；

成品碱换热器温度。

•淡盐水脱氯岗位：

氢气放空桶液位及溢流；

氯水槽负压情况；

亚硫酸钠液位；

氯气正水封液位；

各视镜下液情况；

各公用工程压力及排污。

4.3巡检路线

150巡检路线：

中控室V1501V1401V1506V1409V1502,V1405树脂塔中控室

200巡检路线：

中控室电解槽V2009V2008V2003V2002V2001中控室

160巡检路线：

中控室外管脱氯一楼脱氯二楼脱氯三楼中控室

（巡检记录表见附录）

第二章工作原理

1．工艺原理

1.1螯合树脂塔岗位工艺原理

螯合树脂塔的工作原理主要分为两步，第一步是吸附，螯合树脂也是一种离子交换树脂，与普通的交换树脂不同的是，它吸附金属离子后形成环状结构。

以亚胺基乙酸为例，吸附金属离子发生以下反应：

第二步是脱吸，在一定的外界条件下（如pH值和浓度温度）改变金属螯合物的平衡条件而使金属离子离解开，本装置采用浓度为5%左右的高纯盐酸对树脂进行漂洗。

以亚胺基乙酸为例，脱洗金属离子发生以下反应：

第三步是再生，在已经洗脱金属离子的“H”型树脂中加入4％的NaOH溶液，调节pH值为14，由于溶液中的H+大量减少，使平衡向右移动，树脂由H型变为钠型。

以亚胺基乙酸为例，发生如下反应：

树脂又回到吸附前的状态。

1.2电解岗位工艺原理

电解的工作原理主要是离子膜的工作原理，电解食盐水溶液使用的离子交换膜的膜体中有活性基团，它是由带有负电荷的固定基团如SO3-和COO-，同一个带正电荷的对离子Na+形成静电键，磺酸型阳离子交换膜的化学结构的简式为

由于磺酸基团具有亲水性能，而使膜在溶液中溶胀膜体结构变松，从而造成许多微细弯曲的通道，使其活性基团中对离子Na+可以与水溶液中的同电荷的Na+进行交换。

与此同时膜中的活性基团中固定离子具有排斥Cl-和OH-的能力，从而获得高纯度的氢氧化钠溶液。

水化钠离子从阳极室穿过离子膜迁移到阴极室时，水分子也伴随迁移，此外还有部分Cl-和OH-受电荷的吸引和扩散作用迁移，发生负反应。

电解槽中的电化学和化学反应

（1）阳极反应

2Cl--2eCl2↑

4OH--2eO2↑+2H2O

6ClO-+3H2O-6e2ClO3-+4Cl-+6H++3/2O2↑

（2）阴极反应

2H2O+2e2OH-+H2↑

电解反应是放热反应。

1.3淡盐水脱氯岗位工艺原理

在离子膜烧碱工艺中，电解槽有溶解了饱和氯气的淡盐水流出。

它们存在以下化学平衡：

Cl2+H2OHClO+H++Cl-

HClOH++ClO-

脱氯是破坏平衡关系，反应向生成氯气的方向进行。

利用不断的降低液体表面的氯气的分压，加入一定的盐酸来降低液体中的氯气溶解度，才能达到脱氯的目的。

在实际生产过程中，加足够的酸，并使淡盐水不断产生气泡或增加气液两相的接触面，加快气相流速，加大气液两相中的不平衡度，使液相中溶解的氯气不断向气相转移，气体不断逸出。

连续的进行上述操作，就能将淡盐水中的游离氯基本除掉。

氯气的溶解度在相同的条件，随温度的升高而降低，所以应保持一定的温度＞70℃，有利于脱氯。

在经过真空脱氯之后，淡盐水含有10~30ppm的游离氯，利用化学反应来将游离氯彻底的除去。

ClO-+SO32-SO42-+Cl-

在碱性介质中游离氯被还原成氯离子，由于生成的SO42-是强酸，为避免pH值下降，故反应在碱性条件下进行，但是碱性过高会影响一次盐水的质量，所以pH值宜控制在8-10。

2．装置原理

2.1螯合树脂塔

2.1.1螯合树脂塔简图

2.1.2螯合树脂塔设计原理

利用螯合树脂能够吸附阳离子的特性，吸附盐水中的金属阳离子，再用酸碱来洗脱和还原螯合树脂，让树脂可以反复使用。

2.1.3螯合树脂塔岗位控制点

TICA1401的温度在58-62度，保证FICA1509流量大于120m3/h，树脂层高度≥1.2m。

2.2电解槽

2.2.1电解槽简图

2.2.2电解槽设计原理

电解槽通直流电，利用电解食盐水原理，从阳极产生氯气和淡盐水，从阴极产生氢气和烧碱。

2.2.3电解岗位控制点

出槽盐水浓度、碱浓度，电解槽槽温，淡盐水pH，电解槽槽电压，出槽氯气、氢气纯度。

2.3淡盐水脱氯塔

2.3.1淡盐水脱氯塔简图

2.3.2淡盐水脱氯塔设计原理

加入一定的盐酸来降低淡盐水中的氯气溶解度，利用蒸汽喷射泵抽真空，降低淡盐水表面的氯气分压，使淡盐水不断产生气泡或增加气液两相的接触面，加快氯气流速，加大氯气和淡盐水的不平衡度，使淡盐水中溶解的氯气不断向气相转移，氯气不断逸出。

2.3.3淡盐水脱氯塔控制点

控制好真空度30～40kPa，出界区脱氯淡盐水游离氯测不出。

3．电解运转设备一览表

序号

位号

运转设备名称及规格

材料

P-1401A/B

过滤盐水泵

离心式Q=284m3/hH=45mP=75KW

P-1501A/B

二次精制盐水泵

离心式，Q=283m3/h，H=30mP=45KW

P-1502

酸性废水泵

离心式，Q=46m3/h,H=40mP=15KW

工程塑料

P-1405

碱性废水泵

P-1504

再生纯水泵

离心式，Q=60m3/h,H=35mP=18.5KW

SUS304

P-1505A/B

纯水输送泵

离心式，Q=47m3/h,H=45m22KW

P-1602A/B

脱氯盐水泵

离心式，Q=247m3/h,H=30mP=45KW

Ti/Ti+Pd

P-1606A/B

氯水输送泵

离心式，Q=58m3/h,H=20mP=4.5KW

P-1603A/B

亚硫酸钠供料泵

离心式，Q=1m3/h,H=60mP=2.2KW

P-2001A/B

阳极液循环泵

离心式Q=439m3/h,H=25mP=75KW

Ti+Pd

P-2002A/B

阴极液循环泵

离心式Q=419m3/h,H=30mP=75KW

SUS310S

P-2003

单回路烧碱循环泵

离心式Q=70m3/hH=30mP=22KW

P-2008A/B

电解槽室氯水泵

离心式Q=18m3/hH=30mP=5.5KW

P-2009

电解槽室废水泵

离心式Q=5m3/hH=45mP=4KW

QT450/F46

P-1409AB

盐酸泵

磁力泵Q=5m3/h,H=40mP=4KW

P-1409C

再生盐酸泵

A-1601

亚硫酸钠配制槽搅拌器

浆式300rpmP=5KW

行车

Lk=22.5mQ=5t起升电机P=7.5kW最大起吊高度H=13m,额定起重量5T

4．电解静止设备一览表

静止设备名称及规格

E-1401A/B

过滤盐水加热器

板式F=35m2

E-1601

回收氯气冷凝器

管壳式F=450m2

Ta2

E-1602

蒸汽冷凝器

板式F=30m2

Ti+Pd

E-2001

阴极液热交换器

板式F=200m2

E-2002

烧碱冷却器

板式F=90m2

E-2003

单回路烧碱热交换器

板式F=40m2

SC-1601

仪表换热器

板式F=1m2

SC-2001

T-1501A/B/C/D/E/F

鳌合树脂塔

Φ2600×

3600V=26m3

CS+RL

V-1401A/B

过滤盐水贮槽

Φ6500×

8000V=265m3

FRP

负吸桶

Ф1200×

1200

PVC/FRP

V-1501A/B

二次精制盐水储槽

UT-1502

酸性废水坑

5600W×

3.800L×

3000D

混凝土衬里

UT-1507

碱性废水坑

8000W×

4000L×

2500D

混凝土+衬里

V-1506

纯水储槽

Φ11000×

10000

304

V-1409

盐酸储槽

Φ4900×

6500V=123m3

低Ca/MgFRP

V-1602

氯水槽

Φ4200×

3000V=42m3

V-1603

亚硫酸钠配制槽

Φ3400×

4200V=36m3

V-2002

阴极液储槽

Φ4700×

2800，V=49m3

V-2003

单回路阴极液储槽

Φ3000×

2500V=18m3

V-2004

氯气正压水封

3500V=26m3

V-2005

氢气放空桶

Φ2500×

5400V=25m3

V-2008

电解槽室氯水储槽

2800V=21m3

UT-2009

电解槽室废水坑

2000W×

2000L×

2500D

F-1501A/B

树脂捕集器

φ960x420

CS+RLL

MS-2001-01-06

进槽盐水管道混合器

83m3/h

CS+PTFE

T-1601

脱氯塔

Φ3800×

4000V=45m3

R-2001-01-12

电解槽

n-BiTAC-898

Ti/Ni/SUS/CS

V-2001

阳极液储槽

Φ4800×

2800V=51m3

第三章工艺流程

1．方框流程图

2．流程简述

2.1螯合树脂塔装置工艺流程（150工序）

从过滤盐水槽（V1401）经过P1401来的过滤盐水进入螯合树脂塔（T1501），通过树脂的吸附使Ca2++Mg2+含量达到≤20ppb，运行24小时后螯合树脂的能力下降，此时在串联中的第一台螯合树脂塔必须用酸、碱再生以恢复该塔的交换能力，原运行的第二塔变为第一塔运行，如此循环使用，经树脂交换的二次精盐水进入二次精制盐水槽（V1501），用二次精盐水泵P1501送入电解工序；

再生废水回收到废水槽V1405和V1502，用废水泵P1405及P1502送至一次盐水及脱盐水岗位。

2.2电解装置工艺流程（200工序）

从螯合树脂吸附工序来的二次精盐水分别进入阳极室，通过在盐水总管上的盐水流量控制阀（FICA2001）控制盐水流量达到要求，溢流出的淡盐水和湿氯气进入电解槽阳极液集液管，并在此分离，湿氯气送往氯处理工序，淡盐水经总管自流到淡盐水循环槽（V2001），一部分淡盐水用淡盐水泵（P2001）送至脱氯塔（T1601）进行脱氯，在淡盐水循环槽中加31%高纯盐酸调节pH值至2~2.5以除去淡盐水中的游离氯,分离释放出的氯气由氯气总管回收，而淡盐水循环槽中的部分淡盐水则与二次精盐水一起进入电解槽进行循环。

阴极侧出来的碱液和氢气两相进入阴极集液管，并在此分离，氢气由氢总管去氢处理工序，碱液经总管自流到（V2002）碱液循环槽，经碱液循环泵（P2002）将一部分32%的成品碱送蒸发工段蒸发，另一部分加入一定量的纯水，经循环碱换热器用蒸汽或冷却水换热后送电解槽，控制电解槽温度在87±

1℃，电解槽出口碱液浓度32%~32.5%。

2.3淡盐水脱氯工艺流程

电解工序来的淡盐水及两个氯水槽来的氯水一起送入脱氯塔（T1601）中，经蒸汽喷射器J-1601抽真空脱氯，再加入Na2SO3使其不含游离氯，送一次盐水精制工段；

真空脱出的氯气，回收到氯气总管。

第四章生产物料平衡

1．正常生产情况下的物料平衡

1.1平衡列表

盐耗（t）

电耗（kWh）

产品

烧碱（折百）（t）

氯气（t）

氢气（t）

1.4773

2117

1.0000

0.8782

0.0263

1.2简单计算

已知：

原盐利用率99%，NaOH电流效率95%，Cl2电流效率94%，H2电流效率100%，平均槽电压3.0V。

反应方程式

2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2

1173680712

则盐耗WNaCl=1/80×

117×

1/0.99=1.4773t/t

产生氯气WCl2=1/80×

71×

94%÷

95%=0.8782t/t

产生氢气WH2=1/80×

2÷

95%=0.0263t/t

电耗

式中，1.492×

10-3为烧碱的电化当量值。

2．电解槽的物料平衡

2.1电解槽中的电化学和化学反应

（1）阳极反应：

4OH--2eO2+2H2O

（2）阴极反应：

（3）溶液中的反应（阳极室内）

•生成氯气与阳极液中水的反应

Cl2+H2OHClO+HCl

•溶解的氯气与从阴极反渗过来的氢氧化钠的反应

展开阅读全文